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王仲孚教授团队在枸杞阿拉伯半乳聚糖预防结肠炎研究方面取得新进展
 作者  糖工程中心王仲孚教授团队       时间  2024-03-27       点击数  

溃疡性结肠炎(UC)是一种难以彻底治愈的肠道炎症性疾病,其发病机制与肠道微生态紊乱,结肠粘蛋白O-糖链的异常表达,黏膜屏障功能失衡高度相关。目前UC的治疗药物常伴有发烧、过敏反应和感染等不良反应,无法长期使用,而天然多糖可有效预防或缓解结肠炎症状,副作用小,具有治疗结肠炎的潜力。

枸杞是我国西北地区特色药食同源资源,被广泛使用于各种药膳食方中。多糖是枸杞的主要功能成分之一,已被用作健康食品添加剂和膳食补充剂。王仲孚教授团队长期致力于枸杞多糖的分离制备、结构与功能关系研究,前期利用阴离子柱层析结合凝胶柱层析纯化得到均一性枸杞子阿拉伯半乳聚糖,发现其在微量的剂量下具有显著的增强免疫活性(Food Chem., 2014, 159: 137-142; Int. Immunopharmacol., 2014, 19: 132-141.)。团队后续又发展了乙醇分步沉淀法分离纯化枸杞多糖,可快速大量制备枸杞阿拉伯半乳聚糖(Int J Biol Macromol., 2018,109:611-618.),并进行系统深入的活性评价,发现阿拉伯半乳聚糖是枸杞多糖发挥免疫调节、抑制癌细胞增殖及抗衰老的主要活性成分(Int. J. Biol. Macromol., 2018, 109: 611-618; Int. J. Biol. Macromol., 2020, 149: 639-650; Carbohydr. Polym., 2022, 286: 119282.)。在此基础上,团队明确了枸杞阿拉伯半乳聚糖的主链结构为→6)-β-Galp-(1→连接,在C3位处被侧链高度取代,平均每10个主链糖单元中有9个分支,支链部分主要由阿拉伯残基组成(Carbohydr. Polym., 2022, 286, 119282.)。团队进一步对枸杞阿拉伯半乳聚糖的活性研究发现,其不仅能通过调节肠道菌群组成及改善黏膜屏障功能来缓解结肠炎,还可显著影响正常小鼠结肠粘蛋白MUC2 O-糖链表达量(Food. Funct. 2021, 12: 9829-9843;NPJ Biofilms Microbiomes, 2023, 9(1): 97.),但其是否影响结肠炎小鼠MUC2O-糖链的表达尚不清楚,也未系统比较研究枸杞阿拉伯半乳聚糖对结肠炎的预防及缓解作用。

基于此,本研究采用硫酸葡聚糖(DSS)诱导构建小鼠急性结肠炎模型(UC),同时设置了枸杞阿拉伯半乳聚糖LBP-3的预防组和缓解组,探究结构明确的LBP-3对结肠炎的作用方式,并对小鼠肠道菌群和结肠粘蛋白O-糖链表达谱进行分析。研究结果发现,补充LBP-3均可显著增加LachnospiraceaeRuminococcaceaeLactobacillaceae等有益菌的相对丰度,抑制有害菌DesulfovibrionaceaeEnterobacteriaceaeHelicobacteraceae等的生长。LBP-3通过显著上调岩藻糖修饰中性O-糖链(F1H1N2F1H2N2),短链硫酸化O-糖链(S1F1H1N2S1H1N2S1H2N3),以及中长链唾液酸化糖链(F1H2N2A1H2N3A1F1H3N2A1)的表达来提高O-糖链的表达量。总体而言,本研究发现补充LBP-3可通过恢复肠道菌群组成,上调了O-聚糖的表达,改善黏膜屏障功能来预防和缓解小鼠的结肠炎,其中预防组的作用最为显著。研究结果从糖组学角度进一步阐明了结构明确的枸杞阿拉伯半乳聚糖的作用机制,为其作为功能性食品或药物补充剂提供了科学依据。

该研究以Lycium barbarum arabinogalactan alleviates intestinal mucosal damage in mice by restoring intestinal microbes and mucin O-glycans为题发表于Carbohydrate polymers(Q1IF=11.2),博士研究生赵彤和硕士研究生刘思宁为共同第一作者,龚桂萍副教授和黄琳娟教授为共同通讯作者。该研究获得国家自然科学基金No. 319016943237134032171278)、陕西省创新能力支撑计划和科技创新团队(2020TD-044)和宁夏天仁枸杞生物科技股份有限公司资助。

论文链接:https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2024.121882



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